電器行業智能工廠建設

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電器行業智能工廠建設該項目除使用了業內較先進的智能化裝備外，還充分利用SAP、MES、CPS、工業APP、AI質檢平台打通了生產、物料、質量、設備的數據鏈路，利用當前較成熟的人工智能技術實現了質量自動化監測，並實現了流水線級顆粒度的精細化生產過程管理。

目錄

一、案例簡介

該案例對原組件生產線進行自動化改造，旨在打造國內同行業領先的光伏組件生產標杆工廠。通過各部門市場調研，行業內工廠考察，設備廠家溝通以及內部各部門的研討，項目引進國內先進的全自動化生產設備，在組裝工藝中集中使用大型重載機器人，智能生產線涵蓋智能裝備（自動化設備）、工業互聯網（ RFID 、以太網、傳感器等）、工業軟件（ MES 、CPS）以及設備自動化集成與生產線集成。其中工業互聯網就是智能工廠的神經。通過各種信息採集和感知技術，將生產中的信息轉為數字信號，通過無線傳輸、總線技術、工業以太網等技術將信號傳遞給計算機系統或者展示給生產人員，經過數據分析處理後，實現更加精確和更高效率的工業生產操作。這將幫助該企業建成國內光伏行業領先的太陽能電池、組件智能製造工廠。

二、案例背景介紹

智能工廠建設前，原有組件生產線多採用離線設備，設備數據無法自動採集，需要依靠堆人的方式進行現場數據的人工記錄，對產品過程和質量的管理多為事後Excel分析，人工匯報方式，生產現場僅有MES系統負責提供人工記錄關鍵過站數據的入口，與SAP、設備內置系統、倉庫管理系統都未集成，數據未打通，需要依靠專人將各系統數據導入導出，進行人工分析，智能化、數字化車間的需求異常迫切。

光伏龍頭企業面臨成本壓力大、產品質量要求高、組件單價驟降的局面，如何降低用人成本、提高產品質量，在行業內繼續保持競爭優勢，在逆境中擠出更多的利潤空間是光伏企業必須解決的問題，而通過信息化、大數據、工業物聯網、工業互聯網手段來破局，無疑是目前最立竿見影的技術手段。

為此，該企業源自2016年建立杭州智能組件工廠以來，始終秉持技術引領行業，成本控制數據化、產品質量可視化、生產全過程數字化、智能化的理念，朝着「打造業內先進的智能光伏標杆工廠」的目標前進。

三、案例應用詳情

系統架構：

工廠除使用了業內較先進的智能化裝備外，還充分利用SAP、MES、CPS、工業APP、AI質檢平台打通了生產、物料、質量、設備的數據鏈路，利用當前較成熟的人工智能技術實現了質量自動化監測，並實現了流水線級顆粒度的精細化生產過程管理。

1. 生產管控

太陽能電池組件產品線組裝需要經過串焊、敷設、測試、層壓、組框、固化、分檔和包裝等工序，尤其在串焊、層壓、組框和分檔包裝工序是影響產品質量最關鍵的幾道工序，因生產現場採用了大量自動化設備和工控設備，要求系統能夠實現和現有自動化設備的自動接口，將各檢測設備數據通過工控機接口直接讀寫入MES系統，同時將每個關鍵產品的條碼信息和檢測數據一一關聯，形成完整的可追溯產品檔案，能夠實現原料批次、供應商、生產信息和銷售信息、客戶信息的全面追溯。該企業自主研發的 MES 系統踏上了「物聯化」、「互聯化」、「智能化」的前進道路，承擔了生產全過程管控的主要職責。通過互聯網、物聯網技術，軟硬件網關，緊密的和底層自動化控制（PLC/PCS）層聯結，將 MES 系統和設備、生產線緊緊的連接在一起。MES 系統直接採集設備、流水線、原輔材料相關數據，根據採集到的相關數據，MES 系統判斷是否符合設定規則，若符合規則，系統直接過站並通知流水線，將組件流到下一工序。若不符合規則，系統告知設備信息，設備報警提示或者流水線將組件流到 NG 出口，並通知相關人員處理。同時工廠內的 AGV 小車系統，通知 AGV 小車將 NG 出口的組件拉到指定區域。原材料的配送也都有 AGV 小車完成。通過系統和設備、流水線、 AGV 多方集成，結合大型重載機器人，將由人工完成的系統過站、物料搬運動作通過設備、流水線自動完成，大大提高生產效率，減少生產作業人員，降低不良品率。在打造全智能化的組件智能生產工廠的同時又起到了降本增效的目的。

2. 質量管控

a) 單串焊是組件生產的第一步工序，是將單片的電池片焊接成整串的電池串，該企業組件產品智能工廠引進全自動串焊機代替手工作業，大大的提高了生產效率，減少作業人員，降低碎片率，同時，真空度是自動串焊機的關鍵參數，我們將真空度納入實時統計過程管控。一旦出現異常，SPC系統將自動發送郵件給負責工程師進行處理，從而提升產品的良率和質量。

b) 傳統的組件工廠，多數工藝結果只能抽檢，部分檢驗手段也是通過人工而非機器。依託先進的製造技術，該企業組件產品智能工廠可在製造過程對組件進行更為嚴格的質量控制，已逐步實現八大規定工序的自動在線全檢，以及結果的自動判定。以層壓後的交聯度測試為例，該企業合作引入了全自動交聯度測試儀，實現了參數的在線全檢，且測試結果受 SPC 系統監控，如遇異常情況，MES 系統會停止當工段作業，並將立即自動發送郵件給負責工程師處理。

c) 層壓前EL檢測和成品EL檢測工序已全部接入阿里ET工業大腦，成為國內首家實現單多晶全系組件在線EL檢測的光伏企業。當組件在流入EL測試以後，通過高像素紅外攝像機拍攝後，設備立即將成像圖推送到阿里ET工業大腦，通過AI高效算法精確識別組件瑕疵種類和對應位置，並將數據推送到MES系統，MES系統通過客戶AI規則庫的匹配計算後，將最終組件等級、瑕疵，位置通過圖片打標的方式返回給設備呈現，同時後台24小時進行全工單EL質量數據分析，形成數據分析報表，按天推送到企業微信，輔助質量人員分析與追溯質量異常源頭。

d) 質量人員還通過自主開發的質檢APP對原材料、在線組件按照設定的規則進行全檢和抽檢操作。全過程通過PAD拍攝、點選操作，徹底杜絕了紙張記錄檢驗過程的低效作業模式，質量數字化作業已經在該企業逐步覆蓋、複製。

3. 設備管控

生產設備在MES中有獨立的設備管理模塊，通過設備PM管理，可及時提醒用戶設備PM時間。同時，在關鍵工序設備上安裝傳感器，在採集設備生產數據的同時，可實時監控設備的溫度、濕度，通過設定不同的預警規則，可通過報表、推送提醒的方式監控設備的健康狀態。

4. 物料管理

光伏組件物料通過原材料倉和線邊倉管理，當物料送達工廠後，通過PDA掃碼驗貨和質檢後，送至原材料倉庫，入SAP庫存，生產根據排單指令，領料到線邊倉，通過PDA收貨，AGV小車自動送料到線上倉，完成整個物料的出入庫管理，整個過程通過信息系統支撐，數據透明精準，大大減少了盤點的工作量，為計算庫存周轉率和呆滯庫存等財務數據提供了有力的數據支撐。

5. 電子看板與數據分析

建立全球運營中心，作為公司生產運行的決策指揮中樞，管理全球工廠、代工廠營運。滿足日常生產指揮調度、監管，綜合展示生產、質量、產品、發貨相關信息。實現遠程指揮可視化、現場監控實時化、數據採集自動化，信息展示動態化、系統應用集成化，支撐公司經營業務發展、生產精細化管理，提升公司效益、效率和效能。通過MES、CPS、數據採集中台等系統將現場、代工廠、子公司採集到的工單、生產、物料、設備數據匯總到數據倉，通過高效算法將數據進行清洗、過濾，最終生成各種符合要求的可視化數據，推送到可視化報表看板，動態展示生產、質量、產品、發貨等相關信息。同時在工廠內外搭建高清可視化大屏，將可視化報表看板展現在高清大屏上，供生產指揮調度，更好地為公司戰略決策提供大數據支持。2020年，該企業也在業內率先上線了CPS系統，通過大屏可視化，將生產全過程的可視化追蹤與數據採集的顆粒度精確到了流水線台面級，通過大屏呈現產線layout，可以很清晰地看到目前流水線上在流轉的所有組件的實時動態，並可查看每塊組件的工單、良率等核心數據，異常組件和異常流水線都會用高亮顏色預警，中央控制系統的雛形已具備。